As an essential part of electronic products, печатная плата (PCB) играет ключевую роль в реализации функции электронных продуктов, что приводит к все более заметному значению дизайна PCB, потому что производительность дизайна PCB напрямую определяет функции и стоимость электронных продуктов. Хорошая конструкция печатной платы может уберечь электронные продукты от многих проблем, тем самым обеспечивая бесперебойное производство продуктов и удовлетворение всех потребностей практического применения.

Из всех элементов, которые способствуют проектированию печатных плат, производственный дизайн (DFM) является абсолютно необходимым, поскольку он связывает дизайн печатных плат с производством печатных плат для раннего обнаружения проблем и их своевременного решения на протяжении всего жизненного цикла электронных продуктов. One myth is that the complexity of PCB design will increase as manufacturability of electronics is considered at the PCB design stage. In the design life cycle of electronic products, DFM can not only make electronic products participate in automatic production smoothly, and save labor costs in the manufacturing process, but also effectively shorten the manufacturing time to ensure the timely completion of the final electronic products.

Технологичность печатной платы

Сочетая технологичность с дизайном печатной платы, производственный дизайн является ключевым фактором, ведущим к эффективному производству, высокому качеству и низкой стоимости. The research of PCB manufacturability covers a wide range, usually divided into PCB manufacturing and PCB assembly.

LPCB production

For PCB manufacturing, the following aspects should be considered: PCB size, PCB shape, process edge and Mark point. Если эти аспекты не будут полностью приняты во внимание на этапе проектирования печатных плат, автоматические машины для ламинирования микросхем не смогут принять готовые печатные платы, если не будут приняты дополнительные меры обработки. Что еще хуже, некоторые пластины нельзя изготовить автоматически с помощью ручной сварки. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

У каждого установщика микросхем есть собственный желаемый размер печатной платы, который варьируется в зависимости от параметров каждого установщика. Например, установщик микросхемы принимает максимальный размер печатной платы 500 мм * 450 мм и минимальный размер печатной платы 30 мм * 30 мм. Это не означает, что мы не можем обрабатывать компоненты печатных плат размером менее 30 мм на 30 мм и можем полагаться на доски для лобзиков, когда требуются меньшие размеры. Когда вы можете полагаться только на ручную установку, а затраты на рабочую силу растут, а производственные циклы выходят из-под контроля, машины для поверхностного монтажа микросхем никогда не будут принимать слишком большие или слишком маленькие печатные платы. Therefore, in the PCB design stage, the PCB size requirements set by automatic installation and manufacturing must be fully considered, and it must be controlled within the effective range.

На следующем рисунке показан проект печатной платы, выполненный с помощью программного обеспечения Huaqiu DFM. As a 5×2 board, each square unit is a single piece, measuring 50mm by 20mm. The connection between each unit is achieved by V-cut/V-scoring technology. In this image, the entire square is shown with a final size of 100mm by 100mm. По вышеперечисленным требованиям можно сделать вывод, что размер доски находится в допустимых пределах.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Обычная печатная плата должна быть прямоугольной формы с соотношением длины к ширине 4: 3 или 5: 4 (лучше всего). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Чтобы этого не произошло, на этапе проектирования печатной платы необходимо разработать общую форму, чтобы удовлетворить требованиям SMT. Однако на практике это сделать сложно. Когда форма некоторых электронных продуктов должна быть неправильной, необходимо использовать штампованные отверстия, чтобы придать окончательной печатной плате нормальную форму. В собранном виде избыточные вспомогательные перегородки могут быть удалены с печатной платы для обеспечения автоматической установки и требований к свободному пространству.

На рисунке ниже показана печатная плата неправильной формы, а кромка обработки добавлена ​​программным обеспечением Huaqiu DFM. The whole circuit board size is 80mm * 52mm, and the square area is the size of the actual PCB. The size of the upper right corner area is 40mm by 20mm, which is the auxiliary craft edge produced by the bridge of the stamp hole.

2.png

3. Технологическая сторона

To meet the requirements of automatic manufacturing, process edges must be placed on the PCB to secure the PCB.

In PCB design stage, 5mm wide process edge should be set aside in advance, without leaving any components and wiring. Техническое руководство обычно размещается на короткой стороне печатной платы, но короткую сторону можно выбрать, когда соотношение сторон превышает 80%. После сборки технологическая кромка может быть удалена в качестве вспомогательной производственной роли.

4. Mark point

For PCBS with components installed, Mark points should be added as a common reference point to ensure that component locations are accurately determined for each assembly device. Therefore, Mark points are SMT manufacturing benchmarks required for automated manufacturing.

Components require 2 Mark points and PCBS require 3 Mark points. These marks should be placed on the edges of the PCB board and cover all SMT components. Межцентровое расстояние между точкой метки и краем пластины должно быть не менее 5 мм. For PCBS with double-sided SMT components, Mark points should be placed on both sides. If the components are too close together to place Mark points on the board, they can be placed on the edge of the process.

LPCB assembly

PCB assembly, or PCBA for short, is actually the process of welding components onto bare boards. Чтобы соответствовать требованиям автоматического производства, сборка печатной платы имеет некоторые требования к сборочной упаковке и компоновке сборки.

1. Упаковка компонентов

Если во время проектирования PCBA пакеты компонентов не соответствуют соответствующим стандартам и компоненты расположены слишком близко друг к другу, автоматическая установка не произойдет.

Чтобы получить лучшую упаковку компонентов, следует использовать профессиональное программное обеспечение для проектирования EDA, которое соответствует международным стандартам упаковки компонентов. During PCB design, the aerial view area must not overlap with other areas, and the automatic IC SMT machine will be able to accurately identify and mount the surface.

2. Component layout

Компоновка компонентов является важной задачей при проектировании печатных плат, поскольку их производительность напрямую связана со сложностью внешнего вида печатной платы и производственного процесса.

При компоновке компонентов следует определить монтажные поверхности компонентов SMD и THD. Здесь мы устанавливаем переднюю часть печатной платы как сторону компонента A, а заднюю часть как сторону компонента B. The assembly layout should consider the assembly form, including single layer single package assembly, double layer single package assembly, single layer mixed package assembly, Side A mixed package and side B single package assembly and side A THD and side B SMD assembly. Различная сборка требует разных производственных процессов и технологий. Therefore, in terms of component layout, the best component layout should be selected to make manufacturing simple and easy, so as to improve the manufacturing efficiency of the whole process.

In addition, consideration must be given to the orientation of component layout, spacing between components, heat dissipation, and component height.

In general, component orientation should be consistent. Components are laid out in accordance with the principle of minimum tracking distance, based on which components with polarity markers should have uniform polarity directions, and components without polarity markers should be neatly aligned along the X or Y axis. Высота компонента должна быть до 4 мм, а направление передачи между компонентом и печатной платой должно составлять 90 °.

Чтобы повысить скорость сварки компонентов и облегчить последующий осмотр, расстояние между компонентами должно быть одинаковым. Components in the same network should be close to each other and a safe distance should be left between different networks according to the voltage drop. Silkscreen and pad must not overlap, otherwise components will not be installed.

Due to the actual operating temperature of the PCB and the thermal characteristics of the electrical components, heat dissipation should be considered. Компоновка компонентов должна быть направлена ​​на отвод тепла. При необходимости используйте вентилятор или радиатор. Для силовых компонентов следует выбирать подходящие радиаторы, а термочувствительные компоненты следует размещать вдали от источников тепла. The high component should be placed after the low component.

More details should be focused on PCB DFM, and experience should be accumulated in practice. Например, требования к конструкции высокоскоростной сигнальной печатной платы содержат особые требования к импедансу и должны быть обсуждены с производителем платы до фактического производства, чтобы определить импеданс и информацию о слоях. Чтобы подготовиться к производству на печатных платах малых размеров с плотной разводкой, необходимо обсудить с производителем печатных плат минимальную ширину разводки и производственные возможности для диаметра сквозных отверстий, чтобы обеспечить бесперебойное производство этих печатных плат.